玉溪二桥深水孔桩施工方案钢护筒平台.docx
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玉溪二桥深水孔桩施工方案钢护筒平台
玉溪二桥深水主墩初步施工方案
一、编制依据
(1)玉溪二桥施工设计图
(2)《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
(3)《公路桥梁施工技术规范》JTG/TF50-2011
(4)《公路桥涵工程施工质量验收标准》
(5)《钢结构设计规范》GB50017-2003
(6)其它参考资料
二、工程概况
玉溪二桥是忠县县城滨江路至移民新城大道的重点工程,桥梁起止桩号K1+736.700~K2+069.300,横跨玉溪河,大桥全长332.6m,主桥为85+150+85m连续刚构桥。
大桥由2墩2台组成,其中左右幅1#、2#墩为深水墩钻孔桩承台基础,基础为水上钻孔桩基础,每承台5根φ2.5m钻孔灌注桩,单根长30~55m。
施工最高水位为173.4m,墩位处河床标高为137.4m,水深达36米。
墩位处河床比较平坦,河床底下约14米左右为淤泥或粉砂质粘土,再下为板岩;孔桩采用搭设钢护筒平台,冲击钻钻孔施工方法。
造价人才网承台平面尺寸为14.2m(宽)x14.2m(长)x1.5m(高按173.4水位计)。
三、施工工艺
一)深水墩孔桩施工
1、深水墩钢护筒平台修建桩基施工工艺
深水墩钢护筒平台施工工艺流程
定位架制作
钢护筒平台施工工艺流程图
1)定位架制作及定位
为了方便进行钢护筒的定位,采用45T浮吊上加工定位架进行定位施工,定位架由2Ι40b、槽钢箍、楔木组成,伸入浮吊3m长的2Ι40b与45T浮吊通过螺栓连接监理工程师论坛,悬臂长4m,定位架内框架为4mx3.5m,具体见定位架图。
定位架的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成,两台仪器分别置于大桥所处的任河的两岸,通过固定上下游两条边的准确位置,再复核其它两条边的位置,直至准确定位为止。
定位前,在45T浮吊四周下放砼锚(砼锚标号为C20,1.5m3/个),定位时通过控制锚索的长度来确定浮吊和定位架。
2)钢护筒打入
钢护筒的定位采用两台全站仪交叉放样互相复核完成,两台仪器分别置于任河的两岸,放样完成后进行钢护筒埋设打入。
钢护筒最长为36m,由16mm厚钢板卷制而成,因桩径为2.5m,故钢护筒直径确定为2.8m,分节制作,单节长度为2.2m,单节卷制完成后进行节与节之间的焊接,由4节焊接成长8.8m的钢护筒串,逐串用船运至施工现场,用45T浮吊起吊,分别先将第一节钢护筒下放,到一定深度后逐节接长再下放再接长,如此反复直至钢护筒长度足够下放至河床面。
接长时注意接头严密,利用加劲钢板进行接头加劲满焊,焊接时要特别注意钢护筒的垂直度控制。
当钢护筒下放到河床面后利用30t振动锤振动入岩,直至护筒再无明显进尺为止。
护筒在水面以上部分利用[18槽字钢焊成井字架连成整体进行定位。
3)、钢护筒上支撑牛腿的焊接
采用2Ι40b工字钢焊接于钢护筒上,利用焊缝受力。
支撑牛腿2I40b工字钢,上部长40cm,下部长10cm。
4)钻孔桩平台搭设
钻孔桩平台由两层型钢组成,底层横梁由4根2Ι40b工字钢组成,分别布置在钢护筒牛腿上,工字钢单根长12m;纵梁5根Ι36b工字钢并排而成,工字钢单根长14m。
两排型钢组成井字结构,它们之间采用满焊连接。
钻孔桩平台底部较任河施工水位325m高1.64m,钢护筒顶面较钻孔桩平台顶面高20cm。
具体结构见钻孔平台图。
2、深水墩灌注桩施工工艺
施工工艺流程
制作导管
钻孔灌注桩工艺流程图
1)钻机选型
根据水中主墩实际情况,采用CZ-30型钻机冲击成孔,每个墩配置2台钻机,钻机自重170kN/台,钻头自重70kN/台。
2)护筒施工
钢护筒采用16mm厚钢板分节卷制,内直径为2.8m,每节长为8.8m,加工好用船运到现场。
利用浮吊起吊,将分节护筒接高、下沉。
在护筒快要落入河床时,调好垂直度,自然下放切入河床。
利用振动锤振动下沉,下沉深度根据实际情况确定。
为减少护筒下沉阻力,可利用空气吸泥机辅助下沉。
在护筒下沉过程中采取导向槽钢箍住措施确保护筒垂直度。
埋设护筒结构示意图
3)泥浆制备
钻孔采用泥浆护壁钻进,并用钢箱作为泥浆池和沉淀池,泥浆机械搅拌成浆,将泥浆置于储浆池。
钻孔过程中排除的泥浆通过泥浆净化设备将泥浆过滤后重新使用,过滤出来的废渣运到弃渣场处理。
4)成孔钻进
钻进过程中,随时取碴观测地层的变化情况,并与设计图对照比较,如出入较大,与设计单位联系处理,根据地质情况调整钻进参数,并做好施工记录。
CZ-30钻机冲击成孔:
开孔时在护筒内按比例投入一定量的粘土并加满清水,采用低锤密击,使孔内泥浆面保持稳定;钻至刃脚下1米后可按地层情况以正常速度钻进,钻孔过程中如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300~500毫米处,然后重新冲孔;遇到孤石时,用高低冲程交替冲击,将大孤石击碎或击入孔壁;每钻进4~5米深度验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔;进入基岩后,每钻进一定深度应清孔取样一次,以备终孔验收。
钻孔过程中必需保持孔内泥浆面比孔外水面高,以保证钻孔质量,防止塌孔等现象的发生。
5)制作安装钢筋笼
钻孔同时,钢筋笼的制作在岸上进行,制作时根据设计图纸要求进行,20T浮吊配合运输船运至平台孔口处,利用20T浮吊吊起,下放钢筋笼,根据桩中心进行定位,定位时利用钢筋或型钢进行。
为防止钢筋笼变形太大,在加工时,多加十字撑,同时在吊装位置加焊两道箍筋,在运输到平台上时,采用浮吊把平放钢筋笼在空中垂直吊置,以避免把钢筋笼下部拖拉挤压变形。
因孔桩较长,采取分2~3节制作吊运至现场在孔口进行帮条焊接长成为整体,在此过程中应注意钢筋笼的垂直连接,同时焊接操作严格按照相关规范要求进行。
6)终孔及清孔
(1)终孔
当钻孔到达设计标高后,对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查确认后,填写成孔检查资料,并及时通知监理工程师现场检查,合格后方可进行清孔施工。
(2)清孔
清孔采用换浆法,因为冲击钻孔,故清孔采用掏碴筒进行掏渣换浆,经检查沉淀厚度和泥浆指标合格后,方可下放钢筋笼。
在清孔排渣时,保持孔内水头,防止坍孔。
清孔应达到以下标准:
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3毫米颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;因本桥桩基属嵌岩支承桩,故孔底沉渣厚度不大于5厘米。
由于桩长较大时钢筋笼分2~3节制作,在孔口进行接长,钢筋笼下放时间相对较长,故必须重新测定泥浆沉淀厚度,如泥浆沉淀厚度超标采用以下方法进行清孔:
方案一、孔底射风法
钻孔在钢筋笼安装完毕后,下放安装灌注导管及漏斗,然后将空压机风管前端加配重,顺导管内放到孔底,风管内送风喷射3~5分钟,使孔底沉渣悬浮于孔底泥浆中,沉渣符合要求后提出风管,把漏斗安装好后,预先准备好混凝土,立即灌注混凝土。
为了减少孔内泥浆中固体物沉淀,应尽量缩短清孔与灌注混凝土时间。
方案二、二次清孔法
钻孔在钢筋笼安装完毕后,用空压机加专用洗孔管吸浆洗孔,将洗孔管放到孔底,送风到洗孔底部,将沉渣喷射出管外,在洗孔时,要加水以保持水头高度,直至孔底符合要求。
方案一简单易操作,安全可靠,若清孔前沉淀厚度较薄,则采用此法;
方案二清洗彻底但易于出现坍孔事故,因下钢筋笼时易破坏部分孔壁,沉淀厚度较厚时采用;
根据沉淀厚度等各项指标情况确定采取以上哪种方法清孔。
7)灌注水下混凝土
(1)方法
水中主墩桩基混凝土灌注采用泵送及导管法进行。
(2)顺序
钻孔桩灌注前施工顺序为:
清孔合格后下放钢筋笼定位;安放导管;测量泥浆层厚度用上述清孔方法进行二次清孔;混凝土灌注。
(3)导管要求
导管采用φ30cm刚性导管施工,导管使用前要进行水密性和承压实验,并检查防水胶垫是否完好,有无老化现象并对其规格、质量和拼接构造进行认真检查。
如导管和法兰面有粘附灰浆和泥砂应擦试干净。
导管冲水试验要求试验15分钟不漏水,导管内应畅通,在符合要求后应在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。
(4)其它准备工作
灌注前复测孔深与孔底沉碴,超标时,再次清孔,达标后进行水下砼灌注。
灌注时,保证首批砼能把导管埋入砼的深度不小于1m,灌注过程中提升导管时保证导管埋入砼的深度在2~4m之间。
为保证灌注过程中钢筋笼不上浮,除在顶面固定钢筋笼外,还要控制砼的灌注速度,不宜太快。
灌注设备(包括搅拌设备和混凝土输送设备)在灌注前进行试运转,导管进行水密试验。
承台施工前,按要求对桩进行无损检测。
(5)混凝土灌注
剪球法灌注混凝土:
由于钢筋笼下放时间较长,因此在导管下放好后应进行二次清孔(清孔方法采用上述两种之一),使孔内沉淀厚度控制在5cm以内。
预制Φ29cm,长30cm的混凝土圆形柱,用胶垫使其与导管壁密合,放置在导管上口,用铁线吊住,导管底离孔底50cm左右。
在孔口用型钢搭设井字架供安装漏斗用,使用泵机输送混凝土,当泵满漏斗时,马上剪球,保证第一批混凝土灌注导管后导管埋管1m以上,灌注过程中随时将翻起的泥浆抽入泥浆罐或其它相邻护筒备用。
(漏斗要求:
漏斗容量必须大于或等于封底混凝土数量,封底混凝土计算,桩基直径按3.0米,导管底离孔底50cm左右,导管埋管1.0m考虑,漏斗容量必须大于7m3左右)。
水下混凝土灌注必须严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标,保证混凝土的连续供应。
在混凝土灌注过程中,设专人测量孔深并记录,应随时测量导管埋入混凝土深度,以此作为提升导管的依据,必须注意导管埋入混凝土的深度应控制在2~4米为宜,应准确掌握混凝土面上升高度,防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。
探测时,落锤、提锤应缓慢进行,接近混凝土面应仔细鉴定泥浆层和混凝土的区别,并以通过导管的混凝土数量相核对来控制浇注情况,以探测数据来指挥导管。
8)泼浆
混凝土面灌注至高出设计桩顶面标高0.5~1.0m后,停止灌注,拆去导管和漏斗等设备,然后在承台底部清除桩顶沉碴和混凝土至设计桩顶面以上10cm,高出部分用人工凿除,确保桩头质量良好。
3、特殊工艺施工计算书
1)、计算参数取值
钻机自重170kN,钻头自重70kN
冲击系数0.3
临时结构支架承载力可扩大1.3倍
2、钻孔平台计算
1)纵向大梁计算
纵向大梁为I36b工字钢,直接承受钻机荷载。
钻机辊轴纵向间距为3m,单根大梁受力如图所示。
I=165740000mm4W=920800mm3S=541200mm3D=12mm
kN
kN·m
kN
MPa<1.3×[
]=188.5MPa
MPa<1.3×[
]=110.5MPa
2)横向大梁计算
横向大梁为2I40b工字钢,计算时按同时有2台钻机在同一排大梁上工作。
受力如图所示,图中型钢受力已考虑上部型钢自重。
I=455620000mm4W=2278000mm3
S=671200mm3D=12.5mm
kN·m
kN
最大支反力F=166.6kN
MPa<1.3×[
]=188.5MPa
MPa<1.3×[
]=110.5MPa
3)支撑牛腿的计算
采用2Ι40b工字钢焊接于钢护筒上,利用焊缝受力。
支撑牛腿2I40b工字钢,上部长40cm,下部长10cm。
I40b工字钢截面特性为:
I=455620000mm4W=2278000mm3
S=671200mm3D=12.5mm
kN
kN·m
kN
MPa<1.3×[
]=188.5MPa
MPa<1.3×[
]=110.5MPa
换算应力计算:
σ=(σ2+3τ2)1/2
=21.54MPa<1.3×[
]=188.5MPa
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